Los resultados del estudio se presentaron en un seminario web científico en línea al que asistieron expertos
¿Qué han hecho los científicos?
Por primera vez un grupo internacional de astrónomosencontró evidencia de emisiones de neutrinos de alta energía de la galaxia NGC 1068 a una distancia de 47 millones de años luz de la Tierra. También se le conoce como Messier 77 y se encuentra en la constelación de Cetus. Debido a su brillo y actividad, NGC 1068 es uno de los objetos más famosos y mejor estudiados. Fue descubierto en 1780 y ahora se puede observar con grandes binoculares.
A pesar de que los científicos saben mucho sobre NGC 1068, observar su actividad de neutrinos ocultos no fue tan fácil. Por qué exactamente, lo diremos un poco más tarde.
¿Cómo lo hicieron?
Científicos descubren neutrinos gracias a observatoriocubo de hielo. Es un enorme telescopio de neutrinos que cubre mil millones de toneladas de hielo procesado desde 1,5 a 2,5 km por debajo de la superficie de la Antártida, cerca del Polo Sur.
Cuando un neutrino interactúa con moléculas en el hielo transparente de la Antártida, produce partículas secundarias que dejan un rastro de luz azul al pasar a través del detector IceCube.
Créditos de imagen y derechos de autor: Nicole R. Fuller, IceCube/NSF
Este es un observatorio único que exploralos rincones más lejanos del universo aquí en la Tierra, con la ayuda de los neutrinos. Es gracias a él que los científicos informaron la primera observación de una fuente de neutrinos de alta energía en 2018. Hablamos del objeto TXS 0506+056, un poderoso blazar, que se encuentra en el hombro izquierdo de Orión, una constelación a 4 mil millones de años luz de la Tierra.
El descubrimiento de una segunda fuente de neutrinos y rayos cósmicos de alta energía es el resultado de más de 30 años de investigación científica. Ilustración: IceCube/NSF
Cuando los neutrinos interactúan con las moléculas del hielo transparente de la Antártida, producen partículas secundarias. Dejan un rastro de luz azul al pasar por el detector IceCube.
En total, acumuló alrededor de80 neutrinos de energía de teraelectronvoltios de NGC 1068. Como explican los autores del nuevo estudio, pudieron "atrapar" las partículas gracias a una cuidadosa actualización de la calibración del detector. El trabajo de los expertos en operación de equipos mejoró la reconstrucción de la dirección de los neutrinos. En palabras simples, los físicos pudieron rastrear con mayor precisión la trayectoria de las partículas de NGC 1068.
¿Qué son los neutrinos?
Los neutrinos son el nombre común de los neutrales.Partículas fundamentales con espín semientero. Su peculiaridad es que participan sólo en interacciones débiles y gravitacionales y pertenecen a la clase de los leptones. Ahora los físicos conocen tres tipos de estas partículas: los neutrinos electrónicos, muónicos y tau, así como sus correspondientes antipartículas. Otra característica de los neutrinos es que tienen muy poca masa y no tienen carga. Nacen en reacciones termonucleares de estrellas y explosiones de supernovas. .
Diagrama del detector IceCube. Ilustración: IceCube/NSF
El estudio de estas partículas es una de las áreas más importantes de la física. Con su ayuda, los científicos encuentran y estudian efectos que van más allá del modelo estándar.
Modelo estándar: teóricouna construcción en física de partículas que describe las interacciones electromagnéticas, débiles y fuertes de todas las partículas elementales. La formulación moderna se completó hace unos 20 años, tras la confirmación experimental de la existencia de los quarks.
Con la ayuda de los neutrinos solares, los astrónomos estudian los procesos que ocurren en el Sol en tiempo real.
¿Cómo "funciona" un neutrino?
A diferencia de la luz, los neutrinos pueden escapar deambientes extremadamente densos del Universo y llegan a la Tierra. La materia y los campos electromagnéticos que impregnan el espacio extragaláctico prácticamente no tienen ningún efecto sobre ellos.
Aunque a los científicos se les ocurrió la astronomía de neutrinos másHace 60 años, la débil interacción de las partículas con la materia y la radiación las hacía increíblemente difíciles de detectar. Pero esto sigue siendo muy importante. Los científicos llaman a los neutrinos una "clave" que ayudará a estudiar los objetos más extremos en el espacio.
¿Qué se sabe sobre el “proveedor de neutrinos” galáctico?
Como es el caso de la Vía Láctea,NGC 1068 es una galaxia espiral barrada con brazos ligeramente enrollados y un abultamiento central relativamente pequeño. Sin embargo, a diferencia de nuestra galaxia, NGC 1068 es un objeto activo. Esto significa que la mayor parte de la radiación no la producen las estrellas, sino el material que cae en el agujero negro central. Es millones de veces más masivo que el Sol e incluso que Sagitario A*, un agujero negro inactivo en el centro de nuestra galaxia.
Imagen del Hubble de la galaxia espiral NGC 1068. Crédito: NASA/ESA/A. van der hoeven
NGC 1068 también pertenece a las galaxias Seyfert tipo II.
Galaxia Seyfert - espiral ouna galaxia irregular con un núcleo activo, cuyo espectro de emisión contiene muchas bandas anchas y brillantes, lo que indica potentes emisiones de gases a velocidades de hasta varios miles de kilómetros por segundo. Los objetos de tipo II tienen un núcleo brillante característico y también parecen brillantes cuando se observan en el infrarrojo.
el problema principal
NGC 1068 es visible desde la Tierra en un ángulo tal quela región central donde se encuentra el agujero negro está oculta a la observación. Los procesos en su interior siguen siendo un misterio. También en las galaxias Seyfert de tipo II, un toro de polvo nuclear oscurece la mayor parte de la radiación de alta energía. Es producido por una densa masa de gas y partículas que se mueven lenta y espiralmente hacia el centro de la galaxia.
Todo esto, más la radiación, debería bloquearrayos gamma. De lo contrario, “acompañarían” a los neutrinos y ayudarían a los científicos. Ahora que los físicos han calibrado los detectores de IceCube y han detectado partículas esquivas del núcleo de NGC 1068, están aprendiendo más sobre el entorno alrededor de los agujeros negros supermasivos, sin tener en cuenta los rayos gamma.
¿Por qué es tan importante contar los neutrinos de las galaxias?
Según los autores del estudio, gracias aLas mediciones de neutrinos de TXS 0506+056 y NGC 1068 IceCube están un paso más cerca de responder la pregunta sobre el origen de los rayos cósmicos que los científicos se han estado haciendo durante más de cien años.
Vista del laboratorio IceCube al anochecer.
Crédito y derechos de autor: Martin Wolf, IceCube/NSF
Ahora los científicos saben cuáles son.corrientes de partículas cargadas separadas y no relacionadas que “vuelan” desde el espacio exterior a enorme velocidad. Están dominados por protones, pero también contienen electrones, núcleos de helio y elementos químicos más pesados.
Además, el estudio ayudó a los científicos a comprender que puede haber muchos más objetos de este tipo en el universo. Aún no han sido identificados.
Que sigue
En el futuro, NGC 1068 se convertirá en un punto de referencia paratelescopios de neutrinos, según los autores del estudio. Sí, este ya es un objeto muy bien estudiado por los astrónomos. Pero los neutrinos permitirán a los científicos ver esta galaxia de una manera completamente diferente.
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Fuentes:
Evidencia de emisión de neutrinos de la galaxia activa cercana NGC 1068, Ciencia (2022)
Los neutrinos revelan actividad galáctica oculta, ciencia (2022)
Portada: galaxia espiral barrada NGC 1068
Colaboradores: NASA, ESA, Alex Filippenko (UC Berkeley), William Sparks (STScI), Louis C. Ho (KIAA-PKU), Matthew A. Malkan (UCLA), Alessandro Capetti (STScI), Alyssa Pagan (STScI)